Willem Frederik Hermans, Erosie · dbnl

Willem Frederik Hermans

bron

Willem Frederik Hermans, Erosie. Uitgeverij Heijnis, Zaandijk 1960

Zie voor verantwoording: http://www.dbnl.org/tekst/herm014eros01_01/colofon.htm

© 2007 dbnl / erven Willem Frederik Hermans

1. Stofstorm in Z.O. Colorado, maart 1937. (Foto U.S. Soil Conservation Service)

Willem Frederik Hermans, Erosie

Voorwoord

De overtuiging dat de wetenschap binnen ieders bereik behoort te zijn, is misschien te idealistisch, maar bewerkt toch dat er telkens weer pogingen worden gedaan het niet-deskundige publiek op algemeen begrijpelijke wijze voor te lichten.

Is dit doel onbereikbaar?

Misschien.

Sommige wetenschappen, ik denk vooral aan de wis- en natuurkunde, vergen dat iemand die de nieuwste vorderingen ervan begrijpen wil, op jeugdige leeftijd al zich er geheel aan wijdt, om zich de noodzakelijke basiskennis eigen te maken.

Populaire verhandelingen over relativiteitstheorie, atoomsplitsing, cybernetica, enz.

krijgen door de noodzakelijke vereenvoudigingen, onwillekeurig een romantisch aureool in het oog van de leek. Aan de ene kant is daardoor de science-fiction ontstaan, een onschuldig vermaak, aan de andere kant verliest het publiek nooit het gevoel dat het eigenlijk voor de gek gehouden wordt. Een soort angst, zelfs haat tegen de wetenschap is dan het falikante gevolg van de goedgemeende pogingen begrip te wekken.

Het onderwerp dat in dit boek behandeld wordt, ligt gelukkig niet op het terrein van de theoretische natuurkunde, maar valt binnen het bestek van de toegepaste wetenschap. De theoretische kennis, nodig om het erosieprobleem te begrijpen, is elementair en bovendien heb ik niet geaarzeld hier en daar ter verduidelijking passages in te lassen die op zichzelf eerder in leerboeken der natuurkunde, chemie of mineralogie thuishoren. Mijn bedoeling is geweest dat ook wie de betreffende feiten nooit geleerd heeft of ze sinds zijn schooljaren vergeten is, toch alles bij de hand zou hebben om het betoog te kunnen blijven volgen.

Ik hoop dat het boek leesbaar zal zijn voor iedere belangstellende en misschien leerzaam als inleiding voor hen die landbouwonderwijs volgen of gevolgd hebben, voor beginnende studenten in de geologie, de geografie, de economie en de sociale wetenschappen, kortom ieder

Willem Frederik Hermans, Erosie

die met het erosieprobleem op een of andere wijze te maken krijgt.

Erosie is een begrip dat bij vele deelwetenschappen opduikt; ‘erosiekunde’ bestaat niet, is geen wetenschap op zichzelf. Het is daarom misschien een experiment het in een verhandeling centraal te stellen, zoals hier is gebeurd.

Ik ben allen die mij op een of andere wijze behulpzaam geweest zijn veel dank verschuldigd, in het bijzonder Prof. Dr. F.A. van Baren (Kon. Inst. v.d. Tropen te Amsterdam en Rijksuniversiteit Utrecht) en Prof. Dr. C.H. Edelman (Stichting voor Bodemkartering en Landbouwhogeschool te Wageningen), die mij nuttige wenken gaven en fotomateriaal ter beschikking stelden.

Eveneens werden mij foto's en inlichtingen verstrekt door de Directeur van de Grondbewaringsdienst te Pretoria en de U.S. Information Service te Den Haag. Ook naar deze instellingen gaat mijn erkentelijkheid uit.

Groningen, september 1959.

W.F.H.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Inleiding

Al in de 17-de eeuw is bij filosofen als Descartes en Leibnitz de gedachte opgekomen het gehele universum te vergelijken met een nauwkeurig geregelde machine.

Deze gedachte is nog altijd in meerdere of mindere mate het gronddenkbeeld van ieder die een wetenschap beoefent. Hij die zou weten hoe de machine in elkaar zit, zou alles weten. Hij zou de volmaakte geleerde zijn. Van deze volmaakte geleerde is ook de moderne geleerde, hoe vaak ook de dagbladpers zijn lof moge zingen, ver verwijderd en vooral dat hij beter weet hoe ver, onderscheidt hem van zijn voorouders.

Haast alle machines die de wereld driehonderd jaar geleden kende, waren machines met bewegende delen: raderwerken. Zij waren gebaseerd op de eenvoudige wet dat één omwenteling van een groot rad bijvoorbeeld twaalf omwentelingen van een klein rad ten gevolge heeft en dat er, omgekeerd, twaalf omwentelingen van een klein rad nodig zijn om het grote rad éénmaal te doen ronddraaien. De meest algemene toepassing hiervan vond men in het uurwerk.

Het is in onze tijd al lang gelukt machines te vervaardigen die op het oog geen bewegende delen bezitten: ogenschijnlijk beweegt er niets in een spelende radio.

Als een klein rad in een groot grijpt en het grote rad heeft twaalf maal zoveel tanden als het kleine, moet het kleine twaalf maal ronddraaien als het grote eenmaal draait.

Eenmaal ronddraaien van het grote rad veroorzaakt dat het kleine twaalf maal draait.

Met dit soort stelligheid worden de kosmische processen al lang niet meer

beoordeeld. Wanneer in onze tijd iemand zegt dat een toestand B veroorzaakt wordt door een toestand A, bedoelt hij min of meer dat, wanneer A eenmaal geschied is, andere toevalligheden dan het optreden van B zo goed als buitengesloten zijn.

De vergelijking van de kosmos met een klassiek uurwerk gaat mank, maar kan misschien toch zijn nut hebben, nu het erom gaat probleem en inhoud van dit boek aan te geven.

Ik bedoel het volgende: Wanneer wij een klok bezitten waarvan het slagwerk elk half uur in werking komt, gebeurt er, voor wie niet beter weet, absoluut niets met het slagwerk in de tijd dat de grote

Willem Frederik Hermans, Erosie

wijzer zich ergens tussen het hele en het halve uur beweegt. Maar in werkelijkheid wordt er bijvoorbeeld in het mechanisme een hefboom langzaam opgeheven die, als hij op een bepaald punt aangekomen is, het slagwerk ontgrendelt.

Het uurwerk stelt het slagwerk in werking, toch zijn uurwerk en slagwerk niet twee afzonderlijke machines, maar zij vormen tezamen een geheel. Ongeveer op dezelfde wijze stelt ook in de kosmos het ene mechanisme op een gegeven ogenblik het andere in werking. Zo goed als er een zekere tijd verstrijken moet voor het uurwerk het slagwerk in werking stelt, zo goed verlopen ook de processen in de kosmos schijnbaar niet allemaal tegelijk. Het ene moet op het andere wachten. Het is of er een tijd lang niets gebeurt, niets verandert. Dat was ook bij onze klok al zo, maar ondertussen werd, aan ons oog onttrokken, de grendel van het slagwerk langzaam opgelicht.

Men zou zich bij wijze van spreken kunnen indenken dat het slagwerk, omdat het tussen de halve en de hele uren niet meedoet, eventjes uit de klok gehaald kon worden om nader te worden beschouwd.

In feite bestaat deze mogelijkheid natuurlijk slechts in schijn: het slagwerk moet wel degelijk altijd aanwezig zijn, om zijn grendel geleidelijk te laten oplichten.

Op een soortgelijke schijnbare mogelijkheid berust ook de verdeling en

onderverdeling van de mechanismen (om deze wat antieke term duidelijkheidshalve te blijven gebruiken) waaruit het mechanisme van de kosmos is samengesteld.

De beschouwing van deze mechanismen apart roept de wetenschappen in het leven die zich met de kosmos bezighouden.

Onze planeet is weliswaar een deel van de kosmos, maar toch kan men de invloed van de kosmos vrijwel geheel buiten beschouwing laten: onze aarde verkeert ten opzichte van de kosmos min of meer in dezelfde situatie als het slagwerk van de klok uit ons voorbeeld tussen de halve en de hele uren. De laatste keer dat de kosmos zich intensief met de aarde bemoeid heeft is bijna uit het gezicht verdwenen;

het was toen de aarde ontstond. De volgende keer dat de kosmos zal ingrijpen is nog niet in zicht. Het zal zijn als de aarde

Willem Frederik Hermans, Erosie

vergaat, of als de zonne-energie die het aardse leven en de circulatie van de dampkring in stand houdt, verstek laat gaan. Het tijdsgebied dat de wetenschap ergens tussen deze twee punten overziet, is, bij wijze van spreken, minder dan een seconde. Maar ook in die relatief zo korte spanne tijds, is de wereld niet waarlijk in rust gebleven, net zo min als de grendel van het slagwerk in rust blijft. Niemand weet precies wat er gebeuren zal als eenmaal de aarde ‘ontgrendeld’ wordt en ook niet hoe het zal gebeuren. Wel zijn er enige plausibele veronderstellingen maar hierop nader ingaan valt verre buiten het bestek van ons boek.

Wij houden ons alleen bezig juist met die ‘grendel die langzaam opgeheven wordt’.

Het is onnodig dat de lezer hierbij door angst wordt bevangen.

Want mogelijk is er meer dan één grendel. Zolang wij niet precies weten wat het einde van de aarde zal zijn, weten wij evenmin waardoor het veroorzaakt kan worden.

Ook is de machinerie van de kosmos oneindig veel ingewikkelder dan de klok op onze schoorsteenmantel. Iedere grendel, iedere hefboom is op zijn beurt weer uit een groot aantal kleine hefboompjes samengesteld die ook weer elk op hun beurt in beweging moeten komen.

Alle processen waar wij over zullen spreken, bestaan uit elkaar opvolgende evenwichtstoestanden. Een moeilijke vraag is in hoeverre een evenwicht dat telkens verbroken wordt, nog een evenwicht kan worden genoemd, om nog niet te spreken over de vraag wat ‘het juiste evenwicht’ is. Deze laatste vraag valt alleen op te lossen wanneer men de mensheid als doel en bekroning van de kosmos beschouwt. In dit boek zal dat in beginsel niet worden gedaan, omdat het in strijd is met de objectieve beschouwing van de natuur. Maar wel verdient de vraag enige aandacht omdat zelfs de meest objectieve toeschouwer zijn solidariteit met de rest van het mensdom niet zover zal kunnen verloochenen, dat hij zou weigeren na te denken over die evenwichtstoestand waarbij het mensdom het beste gedijt.

Erosie is een van de vele exotische termen die de laatste twintig, dertig jaar herhaaldelijk het oog van de krantenlezer treffen en hem menigmaal verontrusten.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Men stelt het soms wel voor alsof het verschijnsel dat men met deze naam aanduidt, een van de onverwachte nieuwe plagen is, die de veiligheid, welke de moderne techniek met zoveel inspanning poogt op te bouwen, wreed verstoren.

Deze zienswijze kan door de wetenschap maar ten dele onderschreven worden.

Op zichzelf is erosie niet iets dat van vandaag of gisteren dateert. De aarde, zoals zij zich thans aan ons vertoont, zou niet denkbaar zijn zonder erosie. De mens, al in de meest primitieve beschavingsvorm een erosieve factor van groot gewicht, zou zonder erosie nooit zijn ontstaan. Het is heel wel mogelijk juist de erosie op te vatten als het voornaamste element dat een dynamische planeet als de aarde onderscheidt van een dood hemellichaam zoals, bij voorbeeld, de maan.

Deze wijze van beschouwen zal in dit boek dan ook worden gevolgd.

Erosie wordt, in het algemeen gesproken, onderscheiden in twee soorten. Dit zijn de geologische erosie en de versnelde erosie, ook wel bodemerosie genaamd.

De uitdrukking ‘versnelde erosie’ geeft de indruk als zou de eerder genoemde

‘geologische erosie’ langzame erosie zijn. Deze indruk is onjuist.

Het gaat in feite om één enkel complex van processen. Het onderscheid bestaat alleen hierin, dat de geologie zich in het algemeen bezighoudt met grote vormen zoals gebergten of rivierdalen, terwijl de bodemkunde zich bezighoudt met bodems.

De bodem, waaronder men het bovenste gedeelte van de aardkorst verstaat waarin de planten wortelen, kan onder bepaalde omstandigheden in zeer korte tijd

verdwijnen, worden geërodeerd. Dit proces kan onder meer door de werkzaamheid van de mens worden versneld (maar ook wel vertraagd). De gevolgen van

bodemerosie zijn zichtbaar binnen een paar maanden, soms zelfs binnen enkele dagen. Men kan binnen een mensenleeftijd waarnemen dat een bodem beschadigd is of vernietigd, geërodeerd.

Anders is het gesteld met een berg, of een rivierdal. Het is bekend

Willem Frederik Hermans, Erosie

dat zelfs een klein, op het oog onbetekenend riviertje in staat is een dal van vele tientallen meters diepte uit te slijpen, uit te eroderen. Toch zal in het algemeen hij die in zijn prille jeugd een foto van een dergelijk dal maakt, geen verschillen opmerken tussen deze foto en een tweede foto die hij vijftig jaar later maakt op hetzelfde punt. Schijnbaar gaat dus de geologische erosie onmerkbaar langzaam te werk.

Er is in werkelijkheid geen sprake van twee verschillende soorten erosie, alleen van twee verschillende taken die één en dezelfde erosie bezig is te volbrengen.

Onder deze taken zijn gemakkelijke en moeilijke. De erosie nu, is op de meeste plaatsen reeds zovele duizenden jaren werkzaam, dat zij de gemakkelijke taken al grotendeels volbracht heeft. Slechts daar waar het optreden van de mens plotseling haar taak vereenvoudigt, kan zij tot resultaten komen die vrijwel onmiddellijk zichtbaar zijn. Ook is dit laatste mogelijk in gebieden waar de erosie bijzonder krachtige werktuigen tot haar beschikking heeft, zoals in het hooggebergte en in sommige semi-aride gebieden.

Lawines en aardstortingen in het hooggebergte, modderstromen optredend als gevolg van wolkbreuken in een streek waar maanden, misschien een paar jaar lang geen neerslag gevallen is, hebben eveneens versnelde erosie ten gevolge. Maar ook dan nog is het er zo mee gesteld, dat daar in enkele dagen plaatsgrijpt wat al gedurende lange tijd was voorbereid ... als het slaan van een klok.

Erosie is zo goed als altijd en zo goed als overal werkzaam. Zij knaagt aan de aardkorst met een groot aantal kleine schokjes of met een geringer aantal grotere die wat verder uit elkaar liggen. Het sneller of langzamer optreden van de erosie is alleen afhankelijk van de sterkte van de instrumenten die de erosie ten dienste staan en de weerstand die deze ontmoeten. Het is een kwestie van evenwicht, een meestal labiel evenwicht dat, eenmaal verstoord, in versneld tempo verder verloren gaat.

Bekend is het klassieke voorbeeld van de zanger die in het gebergte door de luchttrillingen van zijn stemgeluid een lawine op zijn geweten heeft. Maar de sneeuw had zich al lang tevoren opgehoopt. Voor een aardstorting geldt mutatis mutandis hetzelfde.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Het optreden van de mens neemt dikwijls de vorm aan van een natuurramp. Ook dit is geenszins een verschijnsel van de laatste decennia of de laatste honderd jaar.

Waardoor verwekt het dan juist in onze tijd zoveel verontrusting?

Het antwoord op deze vraag is niet moeilijk.

De laatste honderd jaar vormen een van de periodes in de geschiedenis van de mensheid waarin de wereldbevolking zich ontzaglijk uitbreidt. Dit heeft tot gevolg gehad dat er naar nieuwe woongebieden en nieuwe landbouwarealen moest worden omgezien. Bij deze nieuwe zijn er vele die een ontginning door de mens niet zonder meer verdragen. Het zijn streken waar tussen klimaat, bodem, erosie en natuurlijke begroeiing een evenwicht ontstaan was, dat gemakkelijk verstoord kon worden. De ontginning ervan, dus de vernietiging van de natuurlijke vegetatie, had een even catastrofale uitwerking als de stem van de al genoemde zanger. Aanvankelijk wekte dit geen verontrusting. Het plegen van roofbouw vond slechts afkeuring in het oog van natuurbeschermers en een handjevol enkelingen die verder zagen dan de dag van morgen. Maar toen de dag van morgen en nog heel wat latere dagen verstreken waren, bleek dat er aan de roofbouw een einde komen moest, omdat er weldra niets meer te roven zou zijn. En dat niet alleen: ook omdat de zonden uit het verleden zich begonnen te wreken op het heden. Niet alleen dat de zonder

voorzorgsmaatregelen in gebruik genomen gronden hun bodem door erosie verloren, maar de door water en wind getransporteerde aarde verspreidde zich over gebieden die zelf niet van erosie te lijden hadden, het water vervuilend, alles onder stof bedelvend. Het regenwater kon niet meer opgenomen worden in de kaalgeworden stroomgebieden van de rivieren, de rivieren traden buiten hun oevers en verwekten overstromingsrampen.

Dit alles is op zichzelf noch nieuw, noch onnatuurlijk. Daarmee is niet gezegd dat het voor de mens niet verontrustend zou zijn. Want het staat vast dat de mensheid in haar huidige omvang niet zou kunnen leven in een wereld waar aan de natuur de vrije loop gelaten werd.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Hoofdstuk I De grote slijtage Atmosfeer en lithosfeer

Het woord erosie zullen wij gebruiken in een zeer algemene betekenis. Wij zullen er alle processen onder verstaan die de aardkorst afbreken en het puin wegvoeren.

Deze nadere aanduiding van ons woordgebruik is wel nodig, want erosie is een term die niet bij alle schrijvers een even ruime betekenis heeft.

Erosie is een complex van verschijnselen dat kenmerkend voor de aarde moet worden genoemd. Geen ander hemellichaam heeft een atmosfeer die gelijk is aan de onze en juist de atmosfeer is voor het grootste deel voor de erosie

verantwoordelijk. Op de maan vindt geen erosie plaats, voor zover ons bekend.

Misschien heeft er op de maan verwering plaats gevonden, maar indien dit het geval geweest is, dan is zij al lang geleden tot een eind gekomen. Het verweerde materiaal heeft het eronder liggende niet verweerde gesteente tegen verdere verwering beschermd en niets kan deze beschermende puinmantel verplaatsen, want de maan heeft geen atmosfeer, er is regen noch wind.

Op de planeten heersen analoge toestanden. Mogelijk vormen Venus en Mars hier uitzonderingen op. Maar als er daar erosie plaatsvindt, moet het wel een zeer eenzijdige vorm van erosie zijn.

Zoals zoveel aardse verschijnselen heeft ook de erosie alles te danken aan de unieke aardse dampkring.

Deze dampkring bestaat uit een mengsel van gassen; onder deze gassen zijn er vier van belang voor ons onderwerp. Het zijn

(78,9 % in droge lucht) Stikstof

(20,95 % in droge lucht) Zuurstof

( 0,03 % in droge lucht) Koolzuur

Het vierde gas, waterdamp, komt in droge lucht niet voor, maar wel in vochtige lucht.

De hoeveelheid waarin waterdamp in de lucht kan voorkomen heeft een maximum dat afhankelijk is van de temperatuur van de lucht. Elke luchttemperatuur laat de aanwezigheid van

Willem Frederik Hermans, Erosie

een maximale hoeveelheid waterdamp toe. Is deze maximale hoeveelheid aanwezig (d.w.z. de relatieve vochtigheid van de lucht is 100 %) en daalt de temperatuur van de lucht, dan zal een deel van de waterdamp het gasmengsel moeten verlaten. Dat doet het dan ook. Het wordt vloeibaar en slaat neer als vloeibaar water, dauw bijvoorbeeld.

Nu zijn de natuurlijke temperaturen aan het aardoppervlak zodanig dat water er zowel in vloeibare, als in gasvormige, als in vaste toestand kan voorkomen. Daalde de temperatuur van de lucht nooit onder nul graden, er zou geen ijs bestaan, daalde hij nooit onder 100 graden ... goed, ook dan zou er nog wel vloeibaar water mogelijk zijn onder bepaalde fantastische omstandigheden, maar de erosie zou sterk van aard verschillen, al was het alleen maar omdat onder die omstandigheden geen organisch leven meer mogelijk zou zijn.

Een tweede eigenschap van onze atmosfeer is ook belangrijk: zij bezit een aanmerkelijke dichtheid. Het gasmengsel heeft aan het aardoppervlak een druk van ongeveer 1 atmosfeer. Het is in beweging, de gassen kunnen met aanzienlijke snelheden stromen. Daardoor zijn zij in staat andere stoffen te transporteren.

Water en wind zijn de voornaamste eroderende elementen. Water, ijs en wind transporteren het puin. Bovendien speelt, zoals wij zien zullen, het water verreweg de belangrijkste rol bij het produceren van het puin.

Er zijn op aarde ijskappen, gletsjers, rivieren, meren en zeeën. Er is grondwater. Er moet, evenwel, een tijd geweest zijn dat dit alles er niet was.

Dit moet geweest zijn in de tijd dat de aarde nog niet zo lang geleden als een gasvormige massa uit de zon tevoorschijn was gekomen. De bol koelde van buiten naar binnen steeds meer af. Het gas werd vloeistof, de vloeistof kreeg een harde korst. Aanvankelijk was deze vaste korst zo heet dat er geen vloeibaar water op aanwezig kon zijn.

De hard geworden, gestolde korst bestond uit stollingsgesteenten. Gemakshalve nemen wij aan dat dit dezelfde soorten stollingsgesteenten waren die thans nog in de aardkorst worden gevonden. De stollingsgesteenten worden verdeeld in twee groepen: de granitische en de

Willem Frederik Hermans, Erosie

bazaltische stollingsgesteenten. Deze twee groepen ontstaan uit vloeibare massa's van verschillende samenstelling: granitische magma's en bazaltische magma's. Er zijn ook thans nog vulkanen die granitische lava

uitwerpen en andere die bazaltische lava uitwerpen.

Wij nemen aan dat toen de aardkorst stolde, zij niet homogeen van samenstelling was. Het granitische magma was soortelijk lichter dan het bazaltische. Schollen van granitische gesteenten dreven op taaivloeibaar bazalt. Toen alles (tot een diepte van ong. 30 kilometer) hardgeworden was, kon een doorsnede van de aarde er uitgezien hebben als op figuur no. 1. Grosso modo komt deze er hierop neer, dat de continenten uit graniet bestonden en dat zich laagten bevonden op de plaatsen waar dit ontbrak. Dit was in hoofdzaak de bodem van de zee die wij nu de Stille Oceaan noemen.

Fig. 1. Sialische schollen (graniet enz.) ‘drijven’ op Sima (basalt enz.)

Er bevonden zich zwakke plekken in de korst waardoor nog vloeibaar gebleven magma omhoog kon komen en eventueel uitvloeien. Daardoor bestonden en bestaan de continenten niet uitsluitend uit granitische gesteenten. Wij treffen bazaltische en granitische ge-

*) Magma = vloeibaar gesteente. Lava = magma dat aan het aardoppervlak komt.

Willem Frederik Hermans, Erosie

steenten door elkaar aan. Toch is het niet onwaarschijnlijk dat er voor de grote slijtage begonnen was, voor de erosie kans gekregen had de granietschollen af te slijpen, er op de continenten minder basaltisch gesteente was dan nu. Nu immers is in de loop van honderden miljoenen jaren de aardkorst afgesleten, zodat magma dat op grote diepte gestold is, hier en daar als vaste rots aan het daglicht treedt.

Het verschil tussen beide soorten gesteenten is, zoals gezegd er een van soortelijk gewicht, dus van samenstelling.

Het vastworden van de aardkorst en het ontstaan en de aard van de

stollingsgesteenten zijn overigens geologische problemen apart die wij hier niet uitvoeriger zullen behandelen dan noodzakelijk is voor de kennis van de materialen waarop de erosie inwerkt.

Magma noemden wij vloeibaar gesteente. Men zou ook kunnen zeggen: magma's zijn vloeibare mengsels van mineralen. Mineralen zijn verbindingen tussen

elementen. (Sommige mineralen bestaan uit slechts één enkel element. Voorbeeld:

diamant dat uit zuivere koolstof bestaat.) Het is de vraag of bij hoge temperaturen deze mineralen, deze verbindingen dus, wel bestaan. Sommige mineralen ontstaan pas wanneer het magma gaat stollen. Ook dit vormt een afzonderlijke wetenschap die wij buiten ons betoog zullen houden.

Onder deze mineralen zijn er die zeer algemeen voorkomen, maar er zijn er ook die zeldzaam tot zeer zeldzaam zijn. De zeldzaamheid van een mineraal wordt in hoge mate bepaald door de zeldzaamheid van de elementen waaruit het is samengesteld.

Het is tot een vrij hoge mate bekend in welke gewichtspercentages de elementen in de atmosfeer en de aardkorst voorkomen (over het binnenste van de aarde kan men hoogstens gissen).

Verreweg het meest voorkomende element is Zuurstof (O): 49,5 %. Het wordt op de voet gevolgd door Silicium (Si) 25,3, Aluminium (Al) 7,5, IJzer (Fe) 5,08, Calcium (Ca) 3,39, Natrium (Na) 2,63, Kalium (K) 2,40, Waterstof (H) 0,87, Titanium (Ti) 0,63, Chloor (Cl) 0,19, Zwavel (S) 0,060, Barium (Ba) 0,040, Chroom (Cr) 0,038 en Stikstof (N) 0,030 procent.

Dit zijn de achttien meestvoorkomende elementen. Zij maken in

Willem Frederik Hermans, Erosie

2. Het beroemde Grand Canyon van de Coloradorivier is door het stromende water uitgeslepen in een horizontaal lagencomplex. (Foto USIS)

Willem Frederik Hermans, Erosie

3a. Devil's Tower in Wyoming (U.S.A.). De uit stollingsgesteente bestaande kern van een uitgedoofde vulkaan. De kern is vroeger het aanvoerkanaal van de lava geweest. De zachtere mantel van vulkanische as eromheen is weggeërodeerd. (Foto USIS)

3b. De ‘Painted Desert’ in Arizona (U.S.A.). Het woeste, dorre gebied dankt deze naam aan de bonte kleuren van gesteenten en verweringsbodems. (Foto USIS)

Willem Frederik Hermans, Erosie

gewichtsprocenten ruim 99½ % uit van aardkorst, water en lucht tezamen genomen.

De overige 61 elementen (in het Periodiek Systeem is plaats voor meer elementen, maar deze komen niet alle in de natuur voor) maken nog geen half procent uit!

De elementen die bij de meer grootscheepse geologische processen een rol spelen, vinden wij in de eerste groep van achttien, maar zelfs daarbij zijn er, met name Titanium, Barium en Chroom, die wij vrijwel buiten beschouwing kunnen laten.

Ook nemen de hoeveelheden in de eerste groep verre van gelijkmatig af.

Zuurstof en Silicium alleen, vormen al samen 75 %. Derhalve zijn de

gesteentevormende mineralen merendeels verbindingen van Silicium en Zuurstof:

silicaten en het vrije Silidioxide (SiO ₂ ) is het meestvoorkomende en meestverbreide mineraal (kwarts).

De zuurrest SiO ₂ kan zich op de meest verschillende wijzen verbinden met oxiden van een der andere genoemde elementen, vooral Aluminium, IJzer, Calcium, Natrium, Kalium en Magnesium.

De aldus ontstane mineralen (silicaten) kunnen al of niet met een of meerdere H ₂ O groepen, water dus, gebonden zijn.

Een tweede belangrijke zuurrest is CO ₃ , de verbinding van een atoom koolstof met drie atomen zuurstof. CO ₃ verbindingen heten carbonaten. Het Ca CO ₃ , Calciumcarbonaat (als mineraal genaamd Calciet of Kalkspaat) zullen wij nog dikwijls tegenkomen. Het Ca kan hierin geheel of gedeeltelijk door Mg vervangen zijn, het mineraal heet dan Dolomiet. In stollingsgesteenten spelen de carbonaten echter geen rol. Toen de aarde nog jong was en er nog geen andere gesteenten dan stollingsgesteenten waren, bestond de aardkorst voornamelijk uit silicaten. Nu nog altijd bestaat de aardkorst voor 95 % uit silicaten, het vrije kiezelzuur SiO ₂ (Kwarts) daarbij gerekend. Carbonaten komen slechts plaatselijk in grote hoeveelheden voor.

Gesteentevormende mineralen

a) Kwarts. Kwarts is in meer dan een opzicht als gesteentevormend mineraal zeer belangrijk. Het kwartsgehalte is van belang voor de kleur van het gesteente en voor zijn soortelijk gewicht. Stollingsgesteenten die veel kwarts bevatten zijn licht van kleur en hebben

Willem Frederik Hermans, Erosie

een (betrekkelijk!) laag soortelijk gewicht. Bovendien is kwarts van belang voor wat men noemt de zuurgraad van het gesteente. Gesteenten die veel kwarts bevatten zijn zure gesteenten, gesteenten die weinig kwarts bevatten noemt men basische gesteenten. Basaltische magma's zijn zwaar en basisch, zij bevatten weinig of geen kwarts. Zij zijn donker van kleur.

b) Veldspaten. De veldspaten zijn verbindingen van Siliciumoxiden met Aluminiumoxide, waarbij in wisselende hoeveelheden Kalium-, Natrium- en

Calciumoxide kunnen komen. Hierop berust de onderscheiding in de verschillende soorten.

Kaliveldspaten zijn het meest zuur. Wij noemen:

Orthoklaas (K ₂ O Al ₂ O ₃ 6SiO ₂ ) Sanidien

Mikroklien

Plagioklazen vormen mengsels van zuivere Natriumveldspaat (Albiet) NaAl Si ₃ O ₈ en zuivere Calciumveldspaat (Anorthiet) Ca Al ₂ -Si ₂ O ₈ .

Men kan tussen deze beide uitersten een reeks opstellen naar afnemend

Natriumgehalte en toenemend Calciumgehalte, waarmee een toename in soortelijk gewicht van 2,62 tot 2,76 gepaard gaat, nl.: Albiet, Oligoklaas, Andesien, Labrador, Bytowniet en Anorthiet.

Leuciet en Nefelien, ook wel veldspatoïden genoemd, komen slechts in recente vulkanische gesteenten voor.

c) Glimmers. Ook wel genaamd mica: de lichtgekleurde Muskoviet en de donker gekleurde Biotiet. Het zijn eveneens silicaten. Zij vormen bladvormige kristallen die als de bladen van een boek op elkaar liggen.

d) Amfibolen en Pyroxenen. Si-oxiden (metasilicaten) gebonden aan Ca, Mg, Fe, Na, K, Al. Hun s.g. bedraagt ongeveer 3 (zij worden tot de z.g. zware mineralen gerekend, d.w.z. hun s.g. is meer dan 2,8). Hoornblende en Augiet zijn de meest bekende vertegenwoordigers.

Willem Frederik Hermans, Erosie

e) Peridoten. IJzer-Magnesium orthosilicaten. Soortelijk gewicht 3,3. Belangrijkste vertegenwoordiger Olivijn (Mg,Fe) ₂ SiO ₄ .

Dit zijn dus de voornaamste gesteentevormende mineralen. Zij maken de

hoofdmassa uit van de stollingsgesteenten. Erbij kunnen komen de accessorische mineralen in veel kleinere hoeveelheden. Ook deze bestaan voor een gedeelte uit silicaten (zoals Granaat, Toermalijn, Topaas, Titaniet, Beryll, Zircoon) en verder uit oxiden (zoals Rutiel, Korund, Magnetiet, Hematiet, Limoniet, Ilmeniet). Magnetiet, Hematiet en Limoniet kunnen soms in grote opeenhopingen voorkomen, maar niet in stollingsgesteenten. Het zijn ijzeroxiden die als ijzerertsen ontgonnen kunnen worden. Hun ontstaan hangt, zoals wij zullen zien, ten nauwste samen met de processen waar het in dit boek om gaat. Andere accessorische mineralen zijn sulfiden (Pyriet) en fosfaten (Apatiet).

Men ziet dus (en onderstaande tabellen verduidelijken dit nog) dat wanneer wij in onze volgorde afdalen van kwarts tot olivijn, de zuurheid van de mineralen (SiO ₂ -gehalte) afneemt en de alkaliniteit (gehalte aan MgO en FeO) toeneemt.

Tegelijkertijd neemt het soortelijk gewicht toe en de kleur wordt donkerder.

FeO MgO

CaO Na ₂ O

K ₂ O Al ₂ O ₃

SiO ₂ x Kwarts

x x

x Orthose

x x

x Albiet

x x

x Anorthiet

x x

x Muskoviet

x x

x x

x Biotiet

Amfibolen en

x x

x x

x x

Pyroxenen

x x

x Olivijn

Willem Frederik Hermans, Erosie

kleur Soort.gew.

Mg en FeO (alkaliniteit)

% SiO ₂

(zuurgraad)

%

lichte mineralen helder

2,65 100

Kwarts

lichte mineralen helder

2,5-2,6 65

Orthose

lichte mineralen helder

2,75 43

Anorthiet

zware mineralen helder

2,75 38

Muskoviet

zware mineralen donker

3,1 32

32 Biotiet

zware mineralen donker

3-3,5 variërend

variërend Amfibolen en

Pyroxenen

zware mineralen donker

3,3 75

25 Olivijn

(naar Pomerol en Fouet)

Gesteenten die zijn samengesteld uit lichte mineralen (licht zowel van gewicht, als van kleur) bevatten dus vooral Silicium en Aluminium, gesteenten uit donkere en zware mineralen gevormd bevatten Silicium en Magnesium. Men heeft de chemische symbolen van deze elementen samengevoegd en spreekt over Sial en Sima, sialische gesteenten en simatische gesteenten.

Graniet is een sialisch gesteente, bazalt een simatisch gesteente. Schollen van sial (granitisch) drijven op het zwaardere sima (bazaltisch).

Wij weten niet precies hoe snel de oorspronkelijke aardkorst is afgekoeld. In een magma dat snel afkoelt, krijgen de mineralen niet de gelegenheid grote kristallen te vormen. De gestolde massa wordt microkristallijn of zelfs glasachtig, dat is in het geheel niet kristallijn (amorf). Gaat de afkoeling langzaam te werk, dan zullen de mineralen hetzij allemaal, hetzij sommige van hen, grote kristallen kunnen vormen.

Bij iets snellere afkoeling kan een deel van een mineraal in grote kristallen

vastworden, de rest in kleinere kristallen. Er zijn dan twee generaties van kristallen (porfierische textuur). Elk mineraal heeft een vaste temperatuur waarbij het

kristalliseert. Deze temperatuur is een karaktertrek van het mineraal. Het is onder andere mogelijk dat de temperatuur van een afkoelende massa een tijd stationair blijft bij een hoogte die voor het kristalliseren van een bepaald mineraal gunstig is.

Laten wij nu aannemen dat de tem-

*) Het chemische symbool voor Magnesium is overigens niet Ma, maar Mg.

Willem Frederik Hermans, Erosie

peratuur daarna snel daalt. Alleen het door het temperatuurverloop begunstigde mineraal zal dan grote kristallen vormen, de andere mineralen zullen vastworden in een microkristallijne massa.

Welk gesteente ten slotte ontstaat, hangt dus af van twee dingen: de samenstelling van het magma en de snelheid van afkoelen. Uit één soort magma kunnen minstens drie soorten gesteenten worden gevormd. Men noemt deze:

Uitvloeiingsgesteenten. (Het magma is aan het aardoppervlak uitgevloeid en snel afgekoeld. Geen grote kristallen. De lava die door de vulkanen wordt uitgeworpen vormt uitvloeiingsgesteenten.)

Ganggesteenten. (Magma, op weg naar boven door een spleet of gang in reeds vastgeworden gesteente, is blijven steken. Afkoeling daardoor niet zo snel als wanneer uitvloeiing had plaatsgevonden. Een enkele mineraalsoort kan grote kristallen vormen, waarnaast ook kleine kristallen van dezelfde mineraalsoort voorkomen.)

Dieptegesteenten. (Magma zeer langzaam afgekoeld op grote diepte. Er vormen zich grote kristallen.)

De factoren mineralogische samenstelling en snelheid van afkoeling zijn samengevat in het overzicht op pag. 22.

Afzettingsgesteenten

We mogen aannemen dat eenmaal, hoe lang geleden weten wij niet, het aardoppervlak uitsluitend uit deze stollingsgesteenten heeft bestaan.

Daarin is verandering gekomen, toen de korst zover was afgekoeld, dat water vloeibaar kon worden in de atmosfeer, de eerste regens vielen en het neergevallen regenwater niet meer onmiddellijk verdampte, maar afstroomde lang de toevallige geulen die het vond en zich verzamelde op de laagste punten. Zo zijn de rivieren en de zeeën ontstaan. Daarmee deed tegelijkertijd de erosie zijn intrede. Ook werd hiermee de gelegenheid geschapen tot het ontstaan van een geheel andere soort van gesteenten: de sedimenten of afzettingsgesteenten. Zonder erosie geen afzettingsgesteenten.

Met uitzondering van de organogene sedimenten, die via levende

Willem Frederik Hermans, Erosie

Willem Frederik Hermans, Erosie

organismen geheel of gedeeltelijk uit het koolzuur van de lucht zijn voortgekomen, bestaan afzettingsgesteenten uit afbraakmateriaal van andere gesteenten. Meestal is het afbraakmateriaal, alsvorens opnieuw tot steen te verharden getransporteerd, hetzij door water, door ijs of door de wind. Of het materiaal daarna opnieuw hard geworden is, maakt voor de benaming overigens geen verschil. Ook zand en klei worden ‘gesteenten’ genoemd.

De eerste afzettingsgesteenten kunnen alleen maar uit puin van stollingsgesteenten hebben bestaan; al spoedig werden natuurlijk ook

afzettingsgesteenten opnieuw afgebroken om elders weer te worden afgezet. Dit ging gepaard met een verandering in de mineralogische samenstelling.

Want het spreekt vanzelf dat wanneer een stollingsgesteente uiteenvalt, de mineralen waar het uit bestaat, beschadigd zullen worden. Sommige mineralen gaan geheel te gronde, zij worden opgelost of vallen uiteen in andere verbindingen.

Maar er zijn ook mineralen die veel weerstand bezitten. Kwarts is niet alleen veel verbreid, maar het bezit ook veel weerstand. De veldspaten daarentegen worden chemisch ontleed en vormen de grondstof waaruit bij de verwering de secundaire mineralen ontstaan (kleimineralen). De glimmers, vooral muskoviet houden langer stand. Onder de zware mineralen zijn er ook die lang intact blijven, maar zij zijn zó zeldzaam dat zij haast altijd maar iets als 1 % van een afzettingsgesteente uitmaken.

De associatie waarin zij in een bepaald gesteente voorkomen, beïnvloedt het karakter van het gesteente niet, maar kan hoogstens dienen om na te gaan uit welk

moedergesteente de afzetting ontstaan is. Het valt dus gemakkelijk te begrijpen dat afzettingsgesteenten een geheel andersoortige mineralogische samenstelling bezitten dan stollingsgesteenten. De herhaalde erosie waaraan hun materie heeft

blootgestaan, maakt dat hun mineralogische samenstelling veel eentoniger zijn zal:

zij bestaan uit de sterkste mineralen van de stollingsgesteenten, of uit mineralen die pas later langs allerlei omwegen zijn ontstaan.

Zeer veel sedimenten bestaan in hoofdzaak uit één enkele stof. Er zijn maar weinig stoffen die zich in grote hoeveelheden ophopen. Dit zijn met name kwarts en calciumcarbonaat. Opeenhopingen van andere stoffen zijn in algemene beschouwingen over erosie bijna ge-

Willem Frederik Hermans, Erosie

heel te verwaarlozen en voorzover dit niet het geval is, zullen zij nog elders ter sprake worden gebracht.

Sedimenten die grotendeels uit kwarts bestaan, zijn verre in de meerderheid en dit is niet verwonderlijk na wat gezegd is over de hoeveelheid waarin het element silicium voorkomt en de weerstandskracht van het silidioxyde.

Klastische sedimenten noemt men gesteenten die uit klasmatica bestaan, d.w.z.

puin. Zij heten zo in tegenstelling b.v. tot sedimenten die uit oplossingen zijn neergeslagen, of gevormd uit organische resten: planten, kalkskeletten, kiezelskeletten, eiwitten en vetten enz.

Door de betrekkelijk eenvormige samenstelling van de klasmatica (in hoofdzaak kwarts dus) is een indeling naar korrelgrootte van het puin eerder op zijn plaats dan een mineralogische.

Men onderscheidt naar afnemende korrelgrootte van de samenstellende delen:

stenen, grint, zand, stofzand (silt), klei.

Textuur

De klastische sedimenten bestaan uit mineralen, kristallen en fragmenten van kristallen, soms ook nog stukjes gesteente, kortom korrels die alle een verschillende grootte bezitten.

Voor de indeling van de losse sedimenten (zanden en kleiën) is het van veel belang de afmetingen van deze korrels te kennen. In de verschillende sedimenten zijn deeltjes van verschillende grootte in uiteenlopende hoeveelheden

vertegenwoordigd.

Men kan de deeltjes scheiden in verschillende grootteklassen (fracties) door bijvoorbeeld te zeven met zeven van bekende maaswijdte.

De begrenzingen van deze klassen zijn betrekkelijk willekeurig gekozen. Er bestaat meer dan één indeling die bruikbaar is. Een ervan is de volgende:

(groter dan) 64mm

>

deeltjes stenen

64,0 -2,00 mm deeltjes

grint

2,0 -0,09 mm deeltjes

grof zand

0,09 -0,016 mm deeltjes

fijn zand

0,016-0,002 mm deeltjes

silt (stof, sloef)

(kleiner dan) 0,002 mm

<

deeltjes klei, lutum

Willem Frederik Hermans, Erosie

Alle deeltjes die kleiner zijn dan 0,016 mm = 16 μ (spr. uit: mu; 1 μ = 1 mikron = 1/1000 mm) noemt men de afslibbare delen.

Dikwijls wanneer men een dergelijke analyse (granulaire analyse) uitvoert, verdeelt men het monster in een groter aantal fracties dan de hierboven opgesomde. Deze fracties hebben niet allemaal namen, maar dat is de hoofdzaak niet, het gaat erom te weten tussen welke afmetingen de deeltjes in een fractie liggen.

Het komt voor dat een bepaald sediment slechts uit deeltjes van één fractie bestaat. Maar de meeste sedimenten zijn mengsels, mengsels van deeltjes die ongelijk groot zijn. Bij deze mengsels zijn er die een zo uitgesproken karakter bezitten, dat zij apart onderscheiden moeten worden en recht hebben op een eigen naam.

Zo is bijvoorbeeld Löss een door de wind afgezet sediment met een hoog gehalte aan fijne delen (2 tot 50 μ), soms wel 80 %.

Natuurlijk zijn er allerlei overgangen tussen klei en zand. Men gebruikt wel de volgende indeling:

percentage afslibbare delen (< 16 μ) Naam grondsoort

50-60 Zeer zware kleigrond

40-50 Middelzware kleigrond

30-40 Lichte kleigrond

20-30 Zavelgronden

< 10 Zandgronden

Leem noemt men een mengsel bestaande uit: 7 tot 40 % lutum, 60 tot 90 % stofzand en 0 tot 82% zand. De benaming leem wordt dus gebruikt voor mengsels die nogal verschillend van samenstelling kunnen zijn.

Een nauwkeuriger indeling kan men krijgen door de resultaten van de granulaire analyse uit te zetten in een driehoeksdiagram.

In dit driehoeksdiagram kan ik elk mengsel voorstellen door een punt. (Zie fig. 2.) Nu kan ik nagaan in welk ‘gebied’ de punt ligt, en dus zien welke naam het beste bij het mengsel past.

Het driehoeksdiagram berust op de meetkundige stelling dat de

Willem Frederik Hermans, Erosie

som van de afstanden van een punt tot de zijden van de gelijkzijdige driehoek altijd even groot is. Deze som is nl. altijd gelijk aan één hoogtelijn: in een gelijkzijdige driehoek zijn de hoogtelijnen alle drie even groot.

Stel nu deze som gelijk aan 100 %, d.w.z. het gehele mengsel.

Neem aan: het mengsel A bevat 20 % zand. Alle punten op de lijn pq stellen voor mengsels met 20 % zand.

Het bevat, lees ik in het analyserapport, echter ook 30% silt (stof). Alle punten van de lijn sr stellen voor mengsels met 30 % silt. De punt die het mengsel in kwestie voorstelt is dus het snijpunt van de lijnen pq en sr. We moeten het dus ‘klei’ noemen, hoewel het maar 50 % echte klei (lutum) bevat.

Fig. 2. Driehoeksdiagram voor mengsels in drie fracties verdeeld, nl. klei (< 2 μ), silt (2-50 μ), zand (> 50 μ).

Willem Frederik Hermans, Erosie

Uit de korrelgrootte en korrelgrootteverdelingen kan men conclusies trekken ten aanzien van de herkomst van een sediment, dikwijls kan men er ook uit afleiden door welk medium: ijs, water of lucht het is afgezet. En of het water snel stroomde of langzaam, want als water snel stroomt, kan het grotere delen vervoeren.

Behalve het driehoeksdiagram zijn er nog andere grafische methoden om de cijfers van een granulaire analyse in beeld te brengen, o.a. histogrammen en logarithmische curven.

Bepaalde sedimenten hebben karakteristieke curven. Door de curve te tekenen, kan men dus nagaan met wat voor soort sediment men te doen heeft: een

diepzee-afzetting, of een kustafzetting, een eolische (= wind-) afzetting enz.

Granulaire analyses worden op grote schaal gemaakt door landen tuinbouwkundige adviesbureaus. Dit is maar al te begrijpelijk omdat verscheidene eigenschappen van de grond die deze al of niet voor de landbouw geschikt maken, beïnvloed worden door de granulaire samenstelling.

Planten moeten hun voedsel opnemen uit de lucht (koolzuur) en uit het water uit de grond, waarin zouten zijn opgelost. Deze zouten zijn daarin gekomen uit de mineralen waar de grond uit bestaat. Het spreekt vanzelf dat deze zouten te gemakkelijker in oplossing gaan, naarmate de mineralen fijner verdeeld zijn, d.w.z.

naarmate de bodem meer deeltjes van kleine afmetingen bevat. O.a. hierdoor staan kleiën als vruchtbaar bekend.

Bovendien is de korrelgrootteverdeling van belang voor de waterhuishouding van de grond. Zand staat bekend als ‘droog’. Zand bevat nl. zoveel betrekkelijk grote deeltjes dat water er doorheen zakt. Bevat de bodem daarentegen meer kleine deeltjes, dan zal vocht er gemakkelijker in kunnen blijven hangen. Dit is natuurlijk van groot gewicht voor de planten.

Vanzelfsprekend kan het gehalte aan delen groter dan 2 mm: grint en stenen, ook een belangrijke rol gaan spelen.

Diagenese

Als klastische materialen door een of andere oorzaak hard worden, ontstaan opnieuw harde gesteenten: conglomeraten (rijk aan stenen

Willem Frederik Hermans, Erosie

die afgerond zijn), breccies (rijk aan niet afgeronde stenen), grove zandstenen (uit grof zand), fijne zandstenen (uit fijn zand), kleiïge gesteenten enz.

Het bindmiddel kan bestaan uit kiezelzuur, kalk, ijzeroxiden en dergelijke meer.

Men noemt de zeer grofkorrelige gesteenten ook wel psefieten, de minder grove psammieten, de gesteenten die hoofdzakelijk uit klei bestaan pelieten.

Overigens wordt de naam psammiet ook gebruikt voor een bepaald soort zandsteen met een hoog gehalte aan glimmer.

Kleiën, zanden en zandstenen die een hoog kalkgehalte vertonen, noemt men mergels. Het krijtgesteente in Zuid-Limburg wordt ten onrechte mergel genoemd, het bestaat nl. voor 98 à 100 % uit kalk, bevat dus geen zand of klei.

Metamorfose

Dit overzicht van de gesteenten waar de erosie op kan inwerken is zo onvolledig mogelijk. Gesteenten en gesteentevorming eisen aparte studies die ons in dit verband te ver zouden voeren.

Er moet alleen nog melding gemaakt worden van een belangrijk proces waaraan zowel stollings- als afzettingsgesteenten onderworpen kunnen worden, nl. de metamorfose.

De metamorfose van de gesteenten is de metamorfose welke zij ondergaan als zij onder hoge temperatuur en/of druk komen te staan. Dit nu kan gebeuren door warmte in de nabijheid van een lavagang of instrusiefplaat (contactmetamorfose), het kan ook plaatsvinden bij een der processen die met de bewegingen in de aardkorst, de gebergtevorming, het rijzen en dalen van continenten, samenhangen.

Stollingsgesteenten gaan door metamorfose over in gneiss, zandsteen verandert in kwartsiet waarin de oorspronkelijke zandkorrels niet meer te herkennen zijn, kalksteen wordt marmer. Zanden en kleiën, onder hoge druk geraakt, veranderen in leisteenachtige gesteenten: schisten.

Schisten hebben een grote verbreiding, zij komen wel bijna overal voor waar gebergtevorming eenmaal heeft plaatsgevonden, waar gesteentelagen zijn samengeperst en geplooid.

Willem Frederik Hermans, Erosie

De schisten krijgen hierdoor de eigenaardigheid dat zij gemakkelijk in min of meer vlakke bladen gespleten kunnen worden. Soms zijn deze bladen volkomen vlak, zoals bij de beste kwaliteit schrijfleiën. Deze schistositeit heeft zijn eigen gevolgen als het gesteente aan erosie wordt blootgesteld.

Hetzelfde geldt voor de diaklazen: barsten, breukvlakken in het gesteente.

Diaklazen staan menigmaal, als het een gelaagd gesteente betreft, loodrecht op de laagvlakken. Dikwijls staan zij bovendien nog loodrecht op elkaar, of althans onder een hoek die min of meer constant blijft. Het ontstaan van diaklazen hangt eveneens samen met de krachten die in de aardkorst optreden. Deze barsten, soms niet dan met een microscoop te ontdekken, vormen geliefde aangrijpingspunten voor de erosie. Het gesteente is als het ware al voorgesneden!

Het spreekt vanzelf dat het bovenliggende gesteente door zijn gewicht een enorme druk uitoefent op het gesteente dat eronder ligt. De barsten die in dit laatste mogelijk al bestaan, worden daardoor hermetisch gesloten. Maar dit verandert als het bovenliggende gesteente door erosie verdwijnt (of doordat de mens, in steengroeven, het verwijdert). De druk op het onderliggende gesteente wordt minder, de barsten kunnen zich verwijden, spanningen in het gesteente aanwezig, kunnen worden ontlaten, wat soms met knallen gepaard gaat, de diaklasen worden wijder.

Het bederf is in de aardkorst al vroeg aanwezig!

Endogene en exogene krachten

Stenen en gesteenten zijn de stomme getuigen van de lotgevallen die de aardkorst in de loop van zijn geschiedenis hebben getroffen. Deze geschiedenis zou er overigens nauwelijks een zijn, wanneer er niets anders gebeurd was dan dat de korst was gestold, de buitenste laag stollingsgesteenten door de atmosferische krachten was afgebroken en het afbraakmateriaal zich had verspreid tot een egale bedekking van afzettingsgesteenten. Dit vereenvoudigde beeld is niet meer dan een schema. In werkelijkheid is de aardkorst bijna voortdurend in beweging geweest.

Bijna voortdurend, want er zijn perioden van rust en perioden van onrust geweest.

Ook manifesteert de onrust zich niet

Willem Frederik Hermans, Erosie

overal tegelijk en op dezelfde wijze. De beweging in de aardkorst is altijd tot bepaalde zones beperkt en deze zones zijn aan verplaatsing onderhevig.

De slijtage van de gesteenten, de verschillende weerstand die zij daartegen bezitten en aan de andere kant de verschillende manieren waarop de slijtage plaatsvindt, zijn niet zonder gevolg gebleven voor de vormen die de aardkorst vertoont. De wetenschap die zich met de vormen van de aardkorst bezig houdt is er een die de opbouwende krachten en de afbraak aan elkaar afmeet. Wie de vormen van de aardkorst verklaren wil, dient rekening te houden met twee groepen van krachten: de endogene krachten en de exogene krachten.

Endogene krachten zijn die waarvan de oorzaak in de aarde zelf moet worden gezocht. Het vulkanisme is een endogene kracht: het kan gehele bergen opwerpen, het kan een lavadek doen uitvloeien en zodoende een gloednieuw oppervlak van uitvloeiingsgesteenten scheppen. Het kan ook uithollingen van tientallen kilometers doorsnede doen ontstaan door explosie en instorting.

Er bestaan voorts geweldige spanningen in de aardkorst die zowel vertikaal als horizontaal (men zegt meestal radiaal en tangentiaal) gericht kunnen zijn. In de tegenwoordige tijd manifesteren zij zich op spectaculaire wijze als aardbevingen.

De gehele aardgeschiedenis door hebben zij de korst samengedrukt tot plooiingen, welke plooien later zijn opgeheven tot gebergten (orogenese), eveneens zijn gehele continenten uit zee omhooggekomen (epirogenese). Orogenese en epirogenese zijn processen van een veel grotere omvang dan het vulkanisme.

De aardkorst is door breuken in schollen verdeeld die zich ten opzichte van elkaar bewegen. Ook zonder voorafgaande plooiing kan een gebergte ontstaan: door opheffing van een schol, meestal een reeks van schollen (horstgebergte).

Als de aardkorst deze bewegingen niet vertoonde, zouden wij bitter weinig over ouderdom en geschiedenis van de aardkorst afweten. Wanneer graniet (een dieptegesteente!) thans op vele plaatsen aan de oppervlakte gevonden kan worden, is het alleen doordat de tektonische krachten het betreffende gedeelte van de aardkorst hebben opgeheven en de erosie het bovenliggende gesteente verwijderd heeft.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Het puin verplaatst zich onder invloed van de zwaartekracht altijd van boven naar beneden. Hetzij onmiddellijk, hetzij langs omwegen, mogelijk zelfs na op zijn weg nog weer steen te zijn geworden en opnieuw te zijn afgebroken en getransporteerd, komt het tenslotte in zee terecht en bezinkt. Men zal denken dat zodoende de zee op ondiepe plaatsen al gauw geheel opgevuld kan raken en niet langer zee meer zal zijn. Inderdaad gebeurt dit en is het gebeurd: een land als Nederland heeft er voor een groot deel zijn ontstaan aan te danken.

Er bestaan echter gedeelten in de oceanen, langgerekte zeer diepe troggen die bij uitstek de plaatsen zijn waar het puin zich verzamelt. Deze geosynclinalen hebben de eigenschap dat zij dieper worden naarmate zij verder worden opgevuld. Dit kan duizenden, miljoenen jaren achter elkaar doorgaan. Er bestaan afzettingsgesteenten in lagen van kilometers dik, waarvan aangetoond is dat de afzetting plaatsgevonden heeft op constante diepte onder zeeniveau, met andere woorden, de bodem moet naarmate de afzetting vorderde, geleidelijk aan gedaald zijn. Eenmaal komt aan deze daling evenwel een einde. De twee blokken waartussen zich de trog bevindt, schuiven naar elkaar toe, de afgezette lagen worden geplooid en rijzen daarna op:

een nieuw ketengebergte is gevormd. Het nieuwe ketengebergte wordt aangegrepen door de erosie, het geërodeerde puin wordt afgevoerd naar een nieuwe

geosynclinale. Zo is, zeer schematisch, de geschiedenis van het worden en vergaan van ketengebergten.

Hoe langer het geleden is dat een gebergte opgeplooid werd, des te langer is het onderhevig geweest aan erosie, des te verder zal het afgesleten zijn. Werkelijke hooggebergten zoals de Alpen, de Himalaya, de Rocky Mountains en de Andes zijn jonge gebergten. Zij zijn ontstaan in de alpine plooiingsperiode. Een gebied als de Ardennen heeft deel uitgemaakt van een veel oudere plooiingsketen, het Hercynisch gebergte. Feitelijk zijn de Ardennen helemaal geen gebergte meer. Het

oorspronkelijke gebergte is door de erosie vervlakt tot een nagenoeg vlak plateau, een zogenaamde schiervlakte. Iedereen die een hoog punt in de Ardennen beklimt, kan zich hiervan overtuigen. Eerst doordat het gebied na de vervlakking weer in beweging is gekomen en opgeheven, zijn de rivieren in staat geweest er diepe dalen

Willem Frederik Hermans, Erosie

in uit te snijden, waardoor de Ardennen toch nog een bergachtig voorkomen hebben.

Hoe ouder een gebergte is, hoe meer het door de erosie zal zijn vervlakt en verlaagd. Oude gebergten vertonen ronde vormen, jonge gebergten scherpe kammen en graten. De erosie is in jonge gebergten ook krachtiger dan in oude, juist doordat zij hoger zijn. De rivieren zullen krachtiger stromen, de hoogte van hun oorsprong boven de erosiebasis is immers ook groter. De erosiebasis van een rivier is het niveau waarop hij uitmondt; dat is dus van alle rivieren uiteindelijk de zee.

Deze ontwikkeling van gebergte tot schiervlakte kan onderbroken worden door hernieuwde opheffing of daling. De geomorfoloog is in staat de sporen van deze tektonische incidenten in de erosievormen terug te vinden.

Al zijn vele gedeelten van de aardkorst in een of meer perioden van de geologische geschiedenis aan gebergtevorming onderworpen geweest, er bestaan ook grote massieven of z.g. schilden die zich al zeer lang in bijna ongestoorde rust bevinden, die wel langzaam zijn opgerezen, maar niet geplooid (b.v. het Canadese Schild, het Baltische Schild). Op deze schilden zullen veelal gesteenten die op grote diepten ontstaan zijn, langzamerhand door de erosie zijn ontbloot.

De verdeling in land en zee van onze aardkorst heeft in vroegere perioden sterk verschild van de huidige toestand. Toch is het waarschijnlijk dat deze verdeling nooit totaal anders is geweest. Zelfs als wij een kaart ontwerpen van de oudste ons bekende perioden, is daarin al iets te vinden dat op het moderne beeld lijkt. De bewegelijkheid van de aardkorst neemt namelijk naar het centrum van de continenten toe af en eveneens naar het centrum van de oceanen. Die gedeelten van de aarde die afwisselend zee en land geweest zijn, vinden wij in de randgebieden van de continenten en het daaraan grenzende, vrij ondiepe gedeelte van de zee, het z.g.

continentale plat. Het beeld van deze verdrinkende en droogkomende gebieden, wordt overigens ingewikkelder gemaakt doordat ook de absolute hoogte van de zee niet constant is. Het is bewezen dat dit niveau van de zee rijst en daalt (z.g.

eustatische bewegingen) waardoor dus de oppervlakte van het vasteland kan af- of toenemen.

Willem Frederik Hermans, Erosie

4. Doline, door oplossing en uitspoeling in kalksteen gevormde orgelpijp. Groeve in het Maastrichts Krijt te Bemelen, Zuid-Limburg. (Foto Dr. W.F. Hermans)

Willem Frederik Hermans, Erosie

5. Granietverwering in Galicia (Spanje). Het zand tussen de rotsblokken is het daaruit ontstane verweringsmateriaal. Het is rijk aan veldspaat. (Foto Dr. W.F. Hermans)

Willem Frederik Hermans, Erosie

6. Granietmassief bij El Grove, Galicia (Spanje). (Foto Dr. W.F. Hermans)

Willem Frederik Hermans, Erosie

7. El Grove (Galicia). Begin van schaalvormige afscheiding van graniet in eerste

verweringsstadium. De schaal is 10 à 30 cm dik. (Het rijtje gaatjes is kunstmatig, evenals de doorsnede van de rots.) (Foto Dr. W.F. Hermans)

Willem Frederik Hermans, Erosie

In de ijstijden bijvoorbeeld, was een groter deel van het op aarde beschikbare water vastgelegd in de vorm van ijs dan voordien. Het niveau van de oceaan lag dus lager.

Men heeft berekend dat aan het einde van de laatste ijstijd het oppervlak van de oceanen een 80 meter hoger is komen te liggen, door het vrijgekomen smeltwater.

Al deze bewegingen gaan gepaard met verplaatsing van de erosiebasis. Zij oefenen daardoor hun invloed uit op de kracht van de erosie in het achterland en op het relief dat deze doet ontstaan.

Hoewel alle puin eenmaal in zee terecht moet komen, kan dit soms lang duren.

Het transport wordt, nog op het vasteland, herhaaldelijk onderbroken. Zo ontstaan de terrestrische afzettingen, die soms lange tijd niet meer in beweging komen:

afzettingen in rivierdalen en gletscherdalen, meren die worden opgevuld. Een verhoging van de erosiebasis zal dit in het algemeen bevorderen; dan immers verliezen de rivieren hun transportkracht. Rijst de zee nog hoger, zodat hij een groot stuk van het vasteland overstroomt (transgredeert) dan kunnen terrestrische afzettingen overdekt worden met marine afzettingen, die de onderliggende laag conserveren.

De verplaatsing van het puin is er niet altijd een van hoger naar lager niveau: de wind die duinen, stuifzand en löss kan opwerpen is in staat tot een verplaatsing van beneden naar boven. Hieruit zien wij dat ook de exogene krachten soms een opbouwende werking kunnen hebben, al is het, in het grote geheel van het slijtageproces gezien, maar tijdelijk.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Hoofdstuk II Erosie meer in finesses Termen

Tot dusverre hebben wij het woord erosie gebruikt in een zeer algemene betekenis.

Wij hebben er een groot aantal verschillende processen onder samengevat, die alleen dit gemeen hebben dat zij veranderingen van de aardkorst van buiten af teweeg brengen.

Om dieper op de erosie in te kunnen gaan, moeten wij van meer termen gebruik maken. Ook geven lang niet alle auteurs een zo ruime betekenis aan het woord erosie als wij tot dusverre gedaan hebben. De erosie kan van tweeërlei aard zijn:

erosie in de geologische betekenis, de erosie dus die bergen afgraaft tot schiervlakten in onmenselijk lange perioden en de erosie in bodemkundige betekenis, welke b.v.

tijdens een storm een vruchtbaar stuk grond kan veranderen in een dorre steenwoestijn.

Men gebruikt verschillende benamingen naast elkaar en door elkaar. Dit is minder onpraktisch en verwarrend dan het lijkt, omdat de verschillende processen meestal zich gelijktijdig afspelen en dikwijls het ene het andere met zich meesleept.

Zo betekent erosie feitelijk ‘uitknaging’ (lat. erodere) terwijl men onder denudatie eigenlijk alles tegelijk verstaat: de afbraak van een hoogte, dus het tot puin worden van het gesteente tezamen met het transport ervan; het woord betekent ‘ontbloting’.

Het transport volgt niet alleen op de verwering maar gaat ook op zichzelf weer met afbraak gepaard. Want de puindelen zullen tijdens het transport kleiner worden door slijtage en ten tweede zullen zij een uitschurende, eroderende werking hebben op de weg die zij volgen: de helling waar zij afglijden, het rivierdal waarin zij door het water worden vervoerd.

Kleine deeltjes die zich louter door de zwaartekracht (maar meestal toch ook wel met behulp van afstromend regenwater) aan de voet van een helling verzamelen, noemt met colluvium. Onder eluvium verstaat men de achtergebleven, grove en/of onoplosbare restanten.

Willem Frederik Hermans, Erosie

Is het te transporteren materiaal opgelost geweest en niet zeer ver van de plaats van herkomst neergeslagen, dan spreekt men van illuvium. Alluvium is materiaal dat door een rivier vervoerd is en afgezet.

Het landijs, zoals zich dat op Groenland en Antarctica bevindt en ook de gletsjers hebben een bijzondere eroderende werking die men wel abrasie noemt. Dezelfde naam wordt bovendien gegeven aan de verwoestende werking die de zee, beladen met rolstenen, op de kusten uitoefent. De zee kan op deze wijze aanzienlijke vlakten afschaven (abrasieplatten).

Attritie is meer in het bijzonder de slijtage van het onderweg zijnde puin zelf. Hoe langer het vervoer duurt, hoe kleiner zijn korrelgrootte wordt. De stortbeken in het hooggebergte sleuren grote rotsblokken mee. Maar als hun water via een lange rivierloop eindelijk in zee uitmondt en zijn materiaal in een delta afzet, zijn de stenen verpulverd tot zand en klei.

Een bijzondere vorm van transport bewerkt de wind. De wind kan fijn materiaal uitblazen (deflatie). Daarvoor is nodig dat het vaste gesteente door andere oorzaken tot fijn poeder uiteengevallen is en bovendien zal droogte bevorderen dat het materiaal gemakkelijk wordt opgenomen door de wind. Voortdurende droogte veroorzaakt afwezigheid van vegetatie, welke anders het materiaal met zijn wortels vasthoudt en ook de wind afremt. Woestijnen zijn dus de gebieden waar deflatie een grote rol speelt. De met stof beladen wind oefent op zichzelf ook een zekere schurende werking uit (corrasie) maar van veel belang is deze niet.

Door oneffenheden in de bodem of doordat de wind gaat liggen, verliest hij zijn transportkracht en laat het materiaal vallen (accumulatie).

De transportkracht van wind en water is afhankelijk van de snelheid van deze media.

De snelheid waarmee het water stroomt kan op verschillende plaatsen in een dal zeer uiteenlopen. Daar waar deze snelheid plotseling vermindert, bijvoorbeeld doordat het dal zich verbreedt, zal het water zijn materiaal niet meer in beweging kunnen krijgen. Ook daar vindt accumulatie, afzetting, plaats. De grofste delen worden van-

Willem Frederik Hermans, Erosie

zelfsprekend het eerst afgezet. Deze wijze van afzetting heet aggradatie. Indien een rivier minder materiaal vervoert dan hij uit hoofde van zijn snelheid kan dragen, zal hij nieuw materiaal uit het dal meeslepen (degradatie).

Zowel het lengteprofiel van het rivierdal als het dwarsprofiel vertellen ons iets over de ouderdom van de stroom. Nemen wij aan dat een gebied omhoog komt uit zee. Het wordt blootgesteld aan de werking van de atmosfeer. Het regenwater verzamelt zich op de laagste punten en stroomt langs de weg van de minste weerstand naar de oceaan. De reliefenergie (het verschil in hoogte tussen het laagste en het hoogste punt) is groot. Het lengteprofiel van de rivieren zal steil zijn, het water zal vooral in vertikale richting insnijden. Het dal dat zodoende ontstaat, bezit steile wanden, het heeft in doorsnede gezien de vorm van een V. Bij langere duur van de riviererosie, dieper insnijden, zal het lengteprofiel minder steil worden, de transportkracht van het stromende water neemt af. Ook het V-vormige dwarsprofiel wordt vlakker, want verwering en denudatie brengen materiaal van de dalwanden in de rivier. Op de zeer lange duur zal een evenwicht kunnen ontstaan. De rivier stroomt dan door een zeer vlak dal waarvan de bodem en de omgeving bestaan uit zijn eigen puin dat hij niet meer in staat is verder te brengen. De dalwanden zijn zo vlak geworden, dat het losse materiaal zo goed als niet meer aan de zwaartekracht onderhevig is, niet meer naar beneden rolt, niet meer door afstromend regenwater wordt meegenomen, ook al doordat op de flauwe hellingen, met een dikke laag verweerd gesteente bedekt, zich een dichte vegetatie heeft kunnen vestigen waarvan de wortels het materiaal vasthouden. De geomorfoloog noemt een dergelijk relief oud. Het is vooral de Amerikaanse geomorfoloog W.M. Davis geweest, die zich erop toelegde uit de terreinvormen de ouderdom van een landschap te bepalen.

In een ‘oud’ gebied heerst een zeker evenwicht. Erosie en denudatie zijn zeer gering geworden. De toestand zou zogezegd altijd zo blijven, wanneer niet de abrasie van de zee voortging te knagen, zijn abrasieplat uit te breiden ten koste van dit oude relief dat zich maar weinig boven zeeniveau verheft.

Een dergelijke evenwichtstoestand kan door drie oorzaken worden

Willem Frederik Hermans, Erosie

verstoord: a) bewegingen in de aardkorst, b) klimaatsverandering en c) ingrijpen van de mens.

De bewegingen in de aardkorst en de veranderingen van het zeeniveau hebben gedeeltelijk een zelfde uitwerking: nl. een verplaatsing van de erosiebasis, een verandering van het bedrag der reliefenergie.

Verlaging van de erosiebasis kan ten gevolge hebben dat de rivier, die al min of meer tot evenwicht gekomen was, opnieuw vertikaal gaat insnijden in zijn eigen puin. Een nieuwe, lagere dalbodem wordt gevormd; van de oude dalbodem zullen ter weerszijden terrassen overblijven. Maar ook deze terrassen kunnen aan denudatie ten offer vallen terwijl eveneens in het gehele gebied erosie en denudatie in kracht zullen toenemen. Davis legde zeer de nadruk op het begrip ‘erosiecyclus’. De erosie heeft in theorie althans een cyclisch verloop, gemarkeerd door (relatieve) stijging en daling van het zeeniveau.

Een klimaatsverandering kan een soortgelijke uitwerking hebben (wanneer het klimaat vochtiger wordt, de rivieren dus meer water gaan voeren) maar in het algemeen zullen klimaatsveranderingen veel ingrijpender en gevarieerder veranderingen teweeg brengen.

De Franse bodemdeskundige Erhart onderscheidt twee toestanden die hij Biostasie en Rhexistasie heeft genoemd. Biostasie is een evenwichtstoestand waarbij de erosie door de begroeiing bijna tot stilstand is gebracht.

Het is een bekend feit dat rivieren die door ongeschonden tropische oerwouden stromen in geen geval grof materiaal en meestal ook geen fijn materiaal medevoeren.

Alleen de oplosbare delen van het gesteente transporteren zij. De onoplosbare delen (eluvium) blijven achter, vastgehouden door het dichte plantendek, waaronder alleen de chemische verwering actief is. Verweringsbodems van enorme dikte worden zodoende gevormd. Zolang deze toestand ongewijzigd blijft, is er sprake van biostasie. Maar een klimaatsverandering zal het evenwicht verstoren. Nemen wij bijvoorbeeld eens aan dat het klimaat droger wordt, in die zin, dat terwijl eerst de regen het gehele jaar door viel, er thans langdurige droge perioden voorkomen, terwijl de regen als hij valt, in zondvloedachtige stortbuien naar beneden komt. Het ligt voor de hand dat de vegetatie die ontstaan was onder een altijd vochtig klimaat zal afsterven. Niet langer zal zij in staat

Willem Frederik Hermans, Erosie

zijn het losse verweringsmateriaal vast te houden. De wind krijgt vat op de kleinere delen en verstuift deze: enorme stofstormen ontstaan. Gedurende de schaarse maar heftige regenval zal het puin in grote massa naar beneden komen. Erosie en denudatie gaan anders te werk dan voordien. De rivieren veranderen in

modderstromen, hun dalen zijn bovendien niet aangepast aan het vervoer van grote waterhoeveelheden ineens, de rivieren zullen derhalve buiten hun oevers treden en enorme overstromingen veroorzaken. Bovenstrooms vindt snelle erosie plaats, benedenstrooms afzetting, aggradatie van grote omvang. Deze rhexistatische toestand, waarin een nieuw evenwicht gevonden moet worden, zal het relief van een gebied grondig wijzigen.

Iets soortgelijks gebeurt als de mens de natuurlijke vegetatie verwijdert, vooral als dit op onoordeelkundige wijze geschiedt. Wij komen hierop in hoofdstuk V uitvoerig terug.

Water

Het lijdt geen twijfel dat de voornaamste rol bij de erosie door het water wordt gespeeld. Water doordrenkt de gehele aardkorst tot op grote diepte, voorzover het gesteente waar hij uit bestaat water doorlaat. Dit ondergrondse water noemt men grondwater. Men kan meren en rivierdalen definiëren als plaatsen waar het vaste oppervlak beneden het niveau van het grondwater daalt.

Dit niveau van het grondwater kan zich op zeer verschillende diepten beneden het aardoppervlak bevinden.

Ook het grondwater stroomt, zij het meestal uiterst langzaam. Het stroomt het snelste waar het aan de buitenlucht treedt, omdat het daar de minste weerstand ondervindt.

Wichelroedelopers die immers beweren langs magische weg ‘wateraders’ te kunnen aantonen, behalen meestal een goedkoop en alleszins verklaarbaar succes.

In een land als Nederland dat aan de oppervlakte bijna geheel uit los, water doorlatend materiaal bestaat en bovendien laaggelegen is, zal men praktisch overal water aanboren, waar men ook maar een gat maakt.

Grondwater

Ook het grondwater heeft een transporterende en eroderende wer-

Willem Frederik Hermans, Erosie